徐猛

達(dá)爾文說(shuō)“最有價(jià)值的知識(shí)是關(guān)于方法的知識(shí)”?？梢?jiàn)，掌握基本的科學(xué)方法是尤其重要的?？梢哉f(shuō)，中學(xué)物理中每一個(gè)模型的建立，每一個(gè)概念的抽象，每一個(gè)規(guī)律的提出，每一個(gè)公式的得到，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，每一個(gè)表格的出現(xiàn)，無(wú)不閃爍著科學(xué)方法的靈光?？茖W(xué)的研究方法是獲取知識(shí)的門徑，知識(shí)的增長(zhǎng)是能力發(fā)展的基礎(chǔ)。而能力的具備才是一個(gè)高素質(zhì)的公民，才能適應(yīng)科技化的現(xiàn)代生活。實(shí)驗(yàn)，是自然科學(xué)研究的重要方法，也是自然學(xué)科教學(xué)的重要手段。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ歉呖嘉锢韺W(xué)科要考核的重要能力之一，其測(cè)試重點(diǎn)是考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解、掌握和運(yùn)用，由此便知實(shí)驗(yàn)題對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰己艘蟾撸O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也在所難免。因此，搞好高中物理實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，摸清實(shí)驗(yàn)中的研究方法至關(guān)重要。

一、培養(yǎng)興趣，讓學(xué)生樹(shù)立掌握科學(xué)的方法和信心

學(xué)生對(duì)正在學(xué)習(xí)的東西感興趣并覺(jué)得富有挑戰(zhàn)性，能有效喚起學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的求知欲、解疑心，而且能引發(fā)學(xué)生積極思考。對(duì)此。在物理課堂教學(xué)中我們要?jiǎng)?chuàng)設(shè)引發(fā)學(xué)生好奇的物理問(wèn)題情境、時(shí)空情境等等。在引入新知識(shí)時(shí)，教師巧設(shè)懸念。在某一物理知識(shí)的教學(xué)結(jié)束時(shí)，提出一個(gè)或幾個(gè)以后學(xué)習(xí)的有關(guān)懸念，埋下伏筆，讓學(xué)生帶著如何解決這些問(wèn)題的強(qiáng)烈愿望結(jié)束對(duì)某一知識(shí)的學(xué)習(xí)，從而活躍學(xué)生的思維，激發(fā)他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣。在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生相對(duì)獨(dú)立解決問(wèn)題，同樣能大大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。在實(shí)踐過(guò)程中?！皢?wèn)題”應(yīng)小而具體。要緊密結(jié)合物理概念、規(guī)律、方法。要有代表性、啟發(fā)性，能擊中要害。引人入勝，激發(fā)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生開(kāi)展積極的思維活動(dòng)。高中物理課程中蘊(yùn)含有豐富的科學(xué)方法內(nèi)容，如觀察與實(shí)驗(yàn)、比較與分類、歸納與演繹、抽象與概括、分析與綜合、模型與模擬、猜想與假說(shuō)、靈感與直覺(jué)等等，它們組成一個(gè)大系統(tǒng)。物理學(xué)理論的建立遵循著這樣的途徑：觀察實(shí)驗(yàn)一提出假設(shè)一設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一驗(yàn)證假設(shè)一理論總結(jié)一實(shí)踐驗(yàn)證理論。如果要使學(xué)生體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)和掌握科學(xué)的研究方法和科學(xué)的思維方法，逐步養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，提高各種基礎(chǔ)能力，以科學(xué)的態(tài)度和時(shí)代的責(zé)任感積極主動(dòng)地參與到課堂教學(xué)活動(dòng)中來(lái)。在教學(xué)過(guò)程中，就應(yīng)充分挖掘教材中科學(xué)方法因素，使同一科學(xué)方法多次出現(xiàn)、多次運(yùn)用，做到自覺(jué)地、堅(jiān)持不懈地讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的學(xué)習(xí)。教學(xué)中要分析每章每節(jié)的科學(xué)方法因素，在確定知識(shí)、能力教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)確定科學(xué)方法教學(xué)目標(biāo)。促使學(xué)生形成科學(xué)的思維方法，感受不斷創(chuàng)新的科學(xué)精神。另外應(yīng)創(chuàng)設(shè)諸如實(shí)驗(yàn)、講座、交流、作業(yè)、競(jìng)賽等活動(dòng)。讓學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)。形成認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知、情感、科學(xué)方法、態(tài)度與技能等方面的和諧發(fā)展。

二、正確指導(dǎo)，讓學(xué)生掌握科學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)方法

1．理想化法。影響物理現(xiàn)象的因素往往復(fù)雜多變，實(shí)驗(yàn)中?？刹捎煤雎阅承┐我蛩鼗蚣僭O(shè)一些理想條件的辦法，以突出現(xiàn)象的本質(zhì)因素，便于深入研究，從而取得實(shí)際情況下合理的近似結(jié)果。例如在《用單擺測(cè)定重力加速度》的實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)懸線不可伸長(zhǎng)，懸點(diǎn)的摩擦和小球在擺動(dòng)過(guò)程的空氣阻力不計(jì)；在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中把電壓表變成內(nèi)阻是無(wú)窮大的理想電壓表，電流表變成內(nèi)阻等于0的理想電流表等等實(shí)際都采用了理想化法。

2．平衡法?！拔锢韺W(xué)中常常利用一個(gè)量的作用與另一個(gè)（或幾個(gè)）量的作用相同、相當(dāng)或相反來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，制作儀器，進(jìn)行測(cè)量。例如測(cè)量中的基本工具彈簧秤的設(shè)計(jì)是利用了力的平衡，天平的設(shè)計(jì)是根據(jù)力矩的平衡，溫度計(jì)是利用了熱的平衡等。

3．放大法?！霸诂F(xiàn)象、變化、待測(cè)物理量十分微小的情況下，往往采用放大法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)和放大對(duì)象的不同，放大所使用的物理方法也各異。例如：在《測(cè)定金屬電阻率》實(shí)驗(yàn)中所使用的螺旋測(cè)微器：主尺上前進(jìn)（或后退）0.5毫米，對(duì)應(yīng)副尺上有5n個(gè)等分，實(shí)際上是對(duì)長(zhǎng)度的機(jī)械放大；許多電表如電流表、電壓表是利用一根較長(zhǎng)的指針把通電后線圈的偏轉(zhuǎn)角顯示出來(lái)。又比如在《卡文迪許扭實(shí)驗(yàn)》，其測(cè)定萬(wàn)有引力恒量的思路最后轉(zhuǎn)移到光點(diǎn)的移動(dòng)（跟“庫(kù)侖靜電力扭枰實(shí)驗(yàn)一樣），都是將微小形變放大方法的具體應(yīng)用。

4．累積法。將微小量累積后測(cè)量求平均的方法，能減小相對(duì)誤差。實(shí)驗(yàn)中也經(jīng)常涉及這一方法。例如，在《用單擺測(cè)定重力加速度》實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)定單擺周期，用秒表測(cè)一次全振動(dòng)的時(shí)間誤差很大，于是采用測(cè)量30-50次全振動(dòng)的時(shí)間T，從而求出單擺的周期T=t/n(n為全振動(dòng)次數(shù))。又如在《測(cè)定金屬電阻率》的實(shí)驗(yàn)中，若沒(méi)有螺旋測(cè)微器時(shí)，也可把金屬在鉛筆上密繞若干圈，由線圈總長(zhǎng)度來(lái)測(cè)出金屬絲的直徑?！?/p>

5．轉(zhuǎn)換法。某些物理量不容易直接測(cè)量，或某些現(xiàn)象直接顯示有困難，可以采取把所要觀測(cè)的變量轉(zhuǎn)換成其它變量（力、熱、聲、光、電等物理量）的相互轉(zhuǎn)換進(jìn)行間接觀察和測(cè)量，這就是轉(zhuǎn)換法，還是以卡文迪許《利用扭秤裝置測(cè)定萬(wàn)有引力恒量實(shí)驗(yàn)》為例：其基本的思維方法便是等效轉(zhuǎn)換?？ㄎ牡显S扭秤發(fā)生扭轉(zhuǎn)后，引力對(duì)T 形架的扭轉(zhuǎn)力矩與石英絲由于彈性形變產(chǎn)主的扭轉(zhuǎn)力矩這就是等效轉(zhuǎn)換，間接地達(dá)到了無(wú)法達(dá)到的目的。本實(shí)驗(yàn)中轉(zhuǎn)換法還應(yīng)用于石英絲扭轉(zhuǎn)角度的測(cè)量上，這個(gè)角度不是直接測(cè)出的，而是利用平面鏡反射光在刻度尺上移動(dòng)的距離間接測(cè)出的。轉(zhuǎn)換法是一種較高層次的思維方法。是對(duì)事物本質(zhì)深刻認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上才產(chǎn)生的一種飛躍。如變曲為直實(shí)際上就是該方法的應(yīng)用。

6．控制變量法。在高中物理中的許多實(shí)驗(yàn)，往往存在著多種變化的因素，為了研究它們之間的關(guān)系可以先控制一些量不變，依次研究某一個(gè)因素的影響。最典型的例子是《驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律》的實(shí)驗(yàn)，我們研究的方法是：先保持物體的質(zhì)量一定，研究加速度與力的關(guān)系：再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后綜合得出物體的加速度與它受到的合外力及物體質(zhì)量之間的關(guān)系。當(dāng)然本實(shí)驗(yàn)還涉及到各種系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生，限于篇幅不再贅述。

7．留跡法。有些物理現(xiàn)象瞬間即逝，如運(yùn)動(dòng)物體所處的位置，軌跡或圖像等，設(shè)法記錄下來(lái)，以便從容地測(cè)量、比較和研究。例如：在《測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度》《驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律》《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》等實(shí)驗(yàn)中，就是通過(guò)紙帶上打出的點(diǎn)記錄下小車（或重物）在不同時(shí)刻的位置，（位移）及所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，從而可從容計(jì)算小車在各個(gè)位置或時(shí)刻的速度并求出加速度；對(duì)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則是通過(guò)擺動(dòng)的漏斗漏出的細(xì)沙落在勻速拉動(dòng)的硬紙板上而記錄下各個(gè)時(shí)刻擺的位置，從而很方便地研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像；又如利用閃光照相記錄自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡等實(shí)際都采用了留跡法。